不浪费任何空间：新型电极可为EV电池提供25%的密度提升

科学家们想出了一种方法，可以调整普通电池材料的微观结构，以提高修复时的能量密度。这项工作为电动汽车指明了方向，让它们每次充电都能走得更远。科学家希望通过更多的实验进一步提高它们的性能。

这项工作由斯科尔科沃科学技术研究所的科学家进行，重点是电池的两个电极之一的阴极。在许多锂离子电池中，这种电极由称为NMC的层状过渡金属氧化物制成，这种氧化物富含镍，由八面体颗粒组成。

这意味着当这些粒子中的两个走到一起时，边界处不可避免地会有空的间隙，因为它们都不会无缝地结合在一起。科学家可以通过调整合成程序来改变两种常见NMC的构型，并仔细整合惰性盐以促进球形颗粒而不是八面体颗粒的形成。

“我们的材料是具有球形粒子的单晶NMC，它结合了两个世界在最大化密度方面的优势，”研究报告的合著者亚历山大·萨维纳(Aleksandra Savina)解释道。“与多晶体不同，粉末颗粒没有内部结构，因此在晶界处没有浪费的空空间。但除此之外，与八面体单晶相比，在同样有限的体积内，可以装入更多的球形单晶，所以在这方面你也可以获得更多的密度。”

根据该团队的说法，这种新的阴极材料可以将能量密度提高25%。科学家们怀疑，通过对粒子尺寸的进一步实验，甚至可以将更多的能量装入相同的体积，或许可以将更小和更大的粒子混合起来，进一步增加阴极的密度。这种设计的另一个有用的特征是球形颗粒最小化了与电池电解质的表面接触，并减缓了阴极的退化。

研究人员Artem Abakumov教授说:“就电动汽车电池而言，阴极材料是一个重要的瓶颈。层状过渡金属氧化物，包括富镍氧化物，通常用作为电动车辆提供动力的电池的阴极。我们改进了这种类型的两种常用材料，并实现了10%-25%的能量密度增加。这将转化为更小的阴极，更紧凑的电池，因此在相同的体积下有更大的储能容量。作为一个额外的好处，这种材料降解更慢。”

相关研究已发表在《能源进展》杂志上。